ДонНТУ   Портал магістрів

Саєнко Лілія Ігорівна

Факультет екології та хімічних технологій

Кафедра природоохранной деятельности

Спеціальність Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування

Вибір і обгрунтування технологічного заходу щодо використання умовно чистих шахтних вод для виробничого водопостач

Науковий керівник: д.т.н., професор Матлак Євген Семенович

Резюме Біографія Реферат

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

• Вступ
• 1. Актуальність теми
• 2. Мета, ідея і задачі дослідження та заплановані результати
• 3.Предполагаемая наукова новизна
• 4. Огляд існуючих досліджень і розробок по темі
• 5.Текущіе і плановані резльтати
• Висновок
• Список джерел

1. Актуальність теми

Прісна вода – один з найважливіших мінеральних ресурсів. Її запаси розподілені нерівномірно, а споживання постійно зростає у зв'язку з обмеженими можливостями її заміни в роді, технологій.

Надзвичайну гостроту проблеми господарсько – питного водопостачання придбала для Донбасу, де основним джерелом прісної води (80%) є канал Сіверський Донець – Донбас з вельми зношеної інфраструктурою, що обумовлює великі втрати потоку. Інших джерел водопостачання, які могли б покрити дефіцит води в Донбасі, ні. В цих умовах пошук альтернативних джерел господарсько – питного та технічного водопостачання в регіоні є досить актуальним. [1]

Одним з таких джерел можуть служити шахтні води гірничодобувних підприємств, які відкачують їх в обсязі 900 млн. м3 / г, що порівнянно з обсягом води, що транспортується по каналу Сіверський – Донець Донбас.

Розширення області та використання вугільними підприємствами шахтних вод на власні господарсько – питні та технологічні потреби з відповідним скороченим води питної якості з її природних джерел має одночасно важливе природоохоронне значення, так як його можна розглядати як внесок у вирішення важливої екологічної завдання – запобігання виснаження водних природних ресурсів .

В даний час лише 13–15% шахтних вод використовується на технологічні потреби і абсолютно не використовується для господарсько–питних цілей, що обумовлено їх забрудненістю зваженими речовинами, мінеральними солями і бактеріальними домішками. Слідчо, реалізація можливості використання шахтних вод для потреб народного господарства передбачає їх попередню очитку від перерахованих вище інгредієнтів. [2]

На перший погляд (на думку ДонВУГІ і Донгіпрошах) завдання освітлення шахтних вод від зважених речовин вирішена. Однак аналіз досвіду освітлення шахтних вод за допомогою традиційних водоочисних споруд, розташованих на поверхні Землі, вказує, що знімати це питання з порядку денного передчасно, з наступних причин:

– загальна наднормативна концентрація весі в відкачуваних водах (більше 300 мг / л), що швидко сніжет ефективність і надійність роботи наземних осветляющих споруд, зумовлює тим самим не відповідність проектної ефективності останніх реальної (як правило, в натурних умовах реальна ефективність значно нижче реальної);

– наявність у воді тонкодисперсних трудноосадімих глинистих фракцій (більше 50% для родовище вугілля марки К, ОС, Ж, Д, Т і Г), тому навіть застосування реактивів не забезпечує необхідний ступінь освітлення;

– різноманітність властивостей твердих суспензій по щільності, гранулометричним складом, зольності, що також звужує сферу застосування очисних споруд;

– недостовірність (найчастіше) відомостей про фактичну ступеня освітлення шахтних вод.

– складність технологічних схем і конструктивного виконання очисних споруд;

– недостатня гнучкість реагування очисних споруд на зміни умов надходження забруднених вод на вхід очисних споруд, а саме на зміну кількісного та якісного складу як забруднюючих домішок так і обсягу відкачуваної шахтної води;

–відторгнення значних земельних площ під очисні споруди.[3]

Зазначені недоліки вказую на необхідність вдосконалення підходів для отримання шахтних вод, вільних від зважених речовин.

У ще більшій мірі, ніж освітлення та знезараження шахтних вод, є не вирішеною на протязі декількох років проблеми демінералізації шахтних вод. Можна констатувати що в цій галузі запропоновано фізико–хімічні методи демінералізації шахтних вод: іонний обмін, мембранні методи (електроліз і зворотний осмос) і дистиляція. З них найбільш технологічно універсальним є меод дистиляції.

У той же час цілий ряд переваг має застосування мембранної технології на основ методу зворотного осмосу до яких відносяться: низька енергоємність способу, його висока ефективність, повна бактерицидна обробка води, простота схеми, легко піддається автоматизації, технологічно простий контроль якості очищеної води (по питомій електропровідності ), низькі експлуатаційні витрати. До недоліків способу зворотного осмосу, як і інших вище перерахованих методів демінералізації слід віднести високі капітальні витрати на спорудження установок. Однак низькі експлуатаційні витрати при використання даного способу сприяють швидкій окупності демінералізаційна установки. [4]

Таким чином, результати проведеного аналізу показують, що чисто технічні питання проблеми демінералізації можуть бути успішно вирішені. Питання полягає в тому. Чи в змозі конкретне вугледобувне підприємство своїми силами здійснити повномасштабну демінералізацію відкачуваної шахтної води та переробку утворюють на виході схеми розсолів до стану сухих солепродуктов.

Як показує аналіз досвід і виконаний розрахунки, рішення задачі в такій постановці з економічних причин практично неможливо. У той же час часткове вирішення проблеми, на нашу думку, можливо, якщо слідувати у напрямку використання демінералізованої води замість питної, тобто часткового вирішення проблеми. При такому підході, по–перше, відпадає необхідність переробки розсолів: вони скидаються гідрографічну мережу.

По–друге, виникає економічна компенсація за рахунок:

– відмови від процесу освітлення шахтних вод завдяки уловлювання та використання умовно–чистих від суспензій шахтних вод, що стікають виробленого простору шахти; при такому підході опадає необхідність будівництв дорогих освітлювальних споруд;

–відмови від споживання дорогої прісної на виробничі потреби шахти (при сучасній ціні 9 грн/м³ і споживання прісної води по шахті «Ясинівка–Глибока» 101,6 тис.м³/рік це складе 915 тис.грн / рік);

– низьких експлуатаційних витрат у випадку вибору для демінералізації води методи зворотного осмосу, що сприяє швидкій окупності установки. [5]

Таким чином, використання для господарсько–питних і технічних цілей кондиціонованому шахтної води без переробки розсолів натомість дорогий питної води дозволить істотно зменшити і компенсувати витрати конкретних на водопідготовку підприємства, а тим самим отримати надійний альтернативне джерело водопостачання шахти.

2. Мета і завдання дослідження, плановані результати

Мета роботи – вибір і обгрунтування системи технологічних заходів щодо використання умовно чистих шахтних вод для виробничого водопостачання підприємства «Ясинівка–Глибока»

Завдання:

– Вивчення оцінка ситуації з водопостачанням шахти;

– Аналіз досвіду використання шахтних вод для потреб народного господарства;

–Встановлення загальних і спеціальних вимог до витрачання і якості використаної шахтної води для водопостачання гірничодобувного підприємства з технічного та господарсько питного водопостачання;

– Використання можливих напрями використання очищених вод на шахті;

– Дослідження умов формування і транспортування шахтних вод у підземних гірничих виробках;

– Використання фізико–хімічного складу і кінетичних властивостей компонентів підземних вод;

– Вибір ділянки підземних гірських виробок для споруди накопичувача підземних вод;

– Розробка гідравлічної схеми транспортування шахтних вод від підземного водонакопичувач по виробках до насосної станції для відкачування вод на поверхню;

– Вибір устаткування і засобів автоматизації підземної насосної станції;

– Розробка поверхневої комплексної технологічної схеми доочищення підземних вод від зважених речовин (методом прямого фільтрування) і кондиціювання води, тобто коригування її іншого складу, (методом зворотного осмосу), у разі необхідності, встановленої в процесі проведення роботи;

– Вибір водоочисного устаткування відповідно до складовими частинами комплексної технологічної семи обробки води;

– Визначення економічного ефективності рекомендованих заходів щодо використання шахтних вод для потреб підприємства.

Об'єкт дослідження–водовідливні господарство шахти.

Предмет дослідження – технологічні процеси очищення та використання шахтних вод.

3. Передбачувана наукова новизна

1.Развітіе нових уявлень технічних та економічних можливостях використання (після доочистки) попутно видобуваються підземних вод на власні потреби гірничого підприємства.

2. Встановлення залежностей реалізації комплексної технологічної кондиціювання та доочистки підземних вод.

3.Обоснованіе напрямів використання шахтної води в умовах реального підприємства.

4. Огляд існуючих досліджень і розробок по темі

До теперішнього часу оббьем науково технічної інформації, присвяченої використанню шахтних вод не є значним. в більшій мірі накопичена інформація про очищення шахтних вод, насамперед в умовах поверхні землі. Вона присвячена освітленню, знезараження і демінералізації шахтних вод. При цьому питанням освітлення та знезараження вод присвячена велика кількість робіт, ніж демінералізації. У першому випадки слід назвати роботи інститутів ВНІІОС вугілля (м. Перм), ДонВУГІ, Донгіпрошахт, а в другому Інституту колоїдної хімії та хімії води (м.Київ, ВАТ УкрНТЕК (м. Донецьк). [5][6]

В кінці ХХ початку ХХI століття виконані глибокі роботи з очищення шахтних вод не в поверхнях, а в підземних умовах шахти. Перш за все слід назвати роботи ДонНТУ і Шахтинського філії Новочеркаського політехнічного інституту (м. Шахти).[7]

Системний аналіз результатів перерахованих робіт визначив актуальність теми цієї магістерської роботи, її мету, ідею, завдання, опис вище, а вибрати з великої кількості відомих до теперішнього часу в практиці найбільш застосовні для доочистки шахтних вод від зважених речовин (метод прямого фільтрування) і кондиціонування, тобто коригування іншого складу води (метод зворотного осмосу).[8]

5. Поточні і плановані резльтати

До теперішнього часу виконані наступні умови:

– Досліджена ситуація з водопостачанням шахти, виявлені джерела водоспоживання прісної води, оцінені витрати;

– Виконано аналіз досвіду використання шахтних вод для потреб народного господарства в цілому;

– Вивчені критерії придатності шахтних вод для господарсько–питного та технічного водопостачання;

– Розглянуто (попередньо) умови формування потоків шахтних вод, в підземних гірничих виробок шахти;

– Сформований технологічний підхід до підготовки шахтних вод для їх послідовного використання на потреби підприємства;

– Визначені можливі напрямки використання підготовлених шахтних вод на підприємстві. [9]

На черзі виконані наступні етапи:

– Детально дослідження водопротоков шахтних вод у підземних гірничих виробках, їх обсягів, фізико – хімічного складу;

– Вибір ділянки для спорудження підземного водонакопичувач;

– Розробка гідравлічної схеми транспортування транспортування підземних вод на поверхню шахти за допомогою автоматизованої поземною насосної станції;

– Розробка поверхневої технічної схеми доочищення і кондиціювання підземних вод;

– Вибір методу доочищення і кондиціювання підземних вод, обладнання для їх реалізації у складі технологічної схеми;

– Визначення економічного ефективності заходів щодо використання підготовлених шахтних вод в умовах шахт, розроблені в цій магістерській роботі. [10]

Висновок

З урахуванням викладених вище аргументів – актуальність проблеми, достатньо високого наукового рівня вирішення завдань очищення шахтних вод від зважених часток і мінеральних солей, збільшених цін на воду різного призначення і якості – можна зробити висновок про існування технічних та еколого–економічних передумов для розробки широкомасштабної програми по запобігання скидів у водні об'єкти Донбасу неочищених шахтних вод на основі їх комплексної переробки.

Впровадження комплексної переробки і кондиціонування шахтних вод дозволить не тільки кардинально вирішити задачу охорони водних об'єктів від забруднення, а й забезпечити ринок збуту продуктів переробки отриманих продуктів, створити конкурентні умови для водоспоживачів, що, в кінцевому підсумку, сприятливо позначиться на економічному розвитку і екологічному стані прідпріятія.

Список джерел

1. Матлак Е.С., Малєєв В.Б. Зниження забрудненості шахтних вод в підземних умовах–К.: Техніка, 1991.
2. Фізико–хімічні основи технології та знезараження шахтних вод: Монографія / [Гребьонкін С.С., Костенко В.К., Матлак Е.С. и др.]; под. заг. ред. Костенко В.К. – Донецьк: «ВІК», 2009.–438с.
3. Майдуков Г.Л., Григорюк М.Є. Шахтна вода як природний ресурс / Вугілля України.–2006. – № 12–с.22–28
4. Програма створення та будівництва установок демінералізації шахтних вод на основних підприємствах вугільних басейнів Україні, а також використання шахтних вод для потреб народного господарства. Пояснювальна записка ПП–510–1–13, Донгіпрошахт, Донецьк, 1992.
5. Резніков Ю.Н., Кульченко В.В. Використання шахтних вод – перспективний напрямок економії питної води та зменшення витрат підприємств. СБ наукових праць «Удосконалення і розробка нових технологій і устаткування з охорони навколишнього середовища. ВАТ «Український науковий центр технічної екології», Донецьк, 2000. С. 10–14.
6. Матлак Е.С., В.К. Костенко, О.В. Луньова. До питання про можлива зміну регіональніх норм ЯКОСТІ шахтних вод, Що скідають, та Особливості їх Використання / / Проблеми екології. – 2010. – № 1–2.–с.46–50.
7. Синявський С.А. Про проблему демінералізації шахтних вод / Вугілля України. – 2010 – № 2 – с.22–24.
8. Омельченко Н.П. , Коваленко Л.І. Нові технології освітлення шахтних вод з метою їх повторного використання. Загальнодержавне науково–технічний журнал «Проблеми екології». – Донецьк: ДонНТУ, № 1–2. – 2008. С. 8–12.
9. Матлак Е.С., Романова В.Ю. Використання шахтних вод в технічному, господарсько–побутовому водопостачанні – новий підхід до вирішення проблеми дефіциту водних ресурсів Донбасу. ДонНТУ.
10. Мінаєв О.А., Матлак Е.С., Аверін Г.В. Про максимальному залученні шахтніх вод у господарське водопостачання Донбасу / Збірка Доповідей науково–практичної конференции "Охорона Довкілля та екологічна безпека", т. 1 – Донецьк, 2001. – С. 206–210.